准相位匹配PPKTP晶体连续倍频13 mW绿光输出

采用高压脉冲电场极化,通过电光效应实时监控、倍频通光二维监控等手段的应用,制备出周期为9μm、长为8 mm、宽为3 mm、厚为1 mm的周期极化KTiOPO4晶体(PPKTP);倍频通光实验中,当波长1064 nm的基频光功率为1 W时,得到了功率为13.5 mW的532 nm连续倍频绿光输出,单通倍频转换效率为1.35%,归一化转换效率为1.69%/(W.cm),接近理论最大值。     

快速响应高压电源在KTP晶体极化反转中的应用研究

分析了KTP晶体电导率的特性,设计与研制出一种新型的高压脉冲放大器,可将任意信号发生器产生的信号线性放大,响应速度快,最高输出电压为4000V,最大输出电流为30mA,功率可达100W.用其在KTP晶体上进行多次极化反转实验,取得良好的实验结果.     

铌酸锂晶体电击穿特性的研究

从电介质的击穿机理出发,用数学方法描述了电极注入电荷被介质捕获的全过程,详细分析了电介质的击穿特性并得出了电击穿现象的理论公式,通过同成分铌酸锂晶体和掺锌铌酸锂晶体的极化和击穿实验对理论分析的结果进行了验证,试验现象与理论分析吻合较好.     

利用扫描电镜研究PPLN的蚀刻表面

报道了用环境扫描电子显微镜观察到的蚀刻PPLN晶体的表面特征,得到的图像显示出由高压电场极化引起的PPLN表面的变化,表明极化电场不仅使晶体内部铁电畴的自发极化方向发生反转,而且改变了晶体的微观结构.     

周期极化的电极结构及相关工艺缺陷的电场分析

本文采用有限元方法分析外加电场法对铁电体进行周期极化时的电场分布,讨论尖端效应对极化的影响,比较两种不同的电极设计方案-梳形电极和框形电极的优劣.分析了多周期光栅同时极化时的电场分布,推断了大周期与小周期之间存在的竞争现象.本文最后对光刻造成周期电极的断条、毛刺工艺缺陷和液体电极方案的残留气泡缺陷进行了探讨.数值计算得出的结论比较圆满地解释了实验中的许多现象.     

利用电光效应实现周期极化KTP晶体制作过程的实时监控

KTP晶体与其他非线性晶体相比具有明显的优势,但同时它具有相当高的电导率,因此极化过程中一直存在传导电流,使其不能利用传统的方法有效控制极化反转过程。为了解决这种困难,需要对KTP晶体的极化反转过程进行实时监控。采用了利用电光效应的实时监控方案,并且进行了理论分析,用实验验证了实时监控方案的可行性。与采用该方法前相比,KTiOPO4(简称PPKTP)器件的倍频转换效率提高了数倍。实验表明利用实时监控可以提高周期极化KTP晶体的制备质量和重复性,也可以作为周期极化KTP晶体质量的检验手段。     

基于频域变换的MEMS声学薄膜缺陷检测算法

The micro-electro-mechanical system (MEMS) acoustic film has extremely high requirements for tape-out, storage and packaging environments, and its surface defects will affect the quality and performance of MEMS devices. The image defects detection is an effective non-contact optical detection means that can effectively improve the yield rate of MEMS production. However, the periodic structure texture of the MEMS devices surface will interfere with defect detection. A acoustic film defect detection algorithm based on frequency domain transformation was proposed. By calculating the gradient distribution of spectrogram and establishing the Boolean mask, the dominant frequency components corresponding to the periodic structure texture were eliminated. The residual spectrograms were subjected to a Fourier inversion to reconstruct the defect images. The reconstructed images were decomposed by single-layer Haar wavelet to obtain the low-frequency sub-band image and the defect information was extracted by simple threshold segmentation. The defect detection effects of different types of MEMS acoustic film were showed. The experimental results show that it is reasonable to set the zoom constant in the range of 0.7~1.0.     

铌酸锂晶体铁电畴电极化反转结构的ESEM观察

采用电脉冲极化方法制作出周期性反转电畴微结构.利用热腐蚀法制备出用于环境扫描电镜(ESEM)研究反转电畴结构的样品.通过ESEM的观察与分析,在光栅电极下方,铁电畴发生了极化反转,反转区域在y方向上有所扩展,在Z方向逐渐变窄,没能贯穿整个晶片.通过控制光栅电极的纵宽比和电压脉冲的参数,可以在晶片的表面或一定深度得到占空比为1:1的正、负铁电畴交替排列的结构,达到准相位配的目的.观测到竹叶状二次电子图像衬度,它是由制样过程中局部产生应力造成的,这说明利用ESEM可以研究压电材料中的电荷分布.     

外加电场法制备周期极化铌酸锂的重要结构参数的数值分析

外加电场法制备周期极化铌酸锂工艺的众多结构参数对极化进程有潜在的影响.本文采用数值方法系统的分析了周期极化的重要结构参数的影响,这些参数包括绝缘层介电常数、绝缘层厚度、电极宽度、外加电压幅度和光栅周期.证明了对极化进程影响最为显著的是电极宽度、外加电压幅度和光栅周期,它们应该是设计极化结构时需要考虑的主要参数.相对的,绝缘层介电常数、绝缘层厚度对极化进程的影响在一定条件下可以忽略.本文由此推论了一种简洁合理的极化结构设计步骤.另外,本文得到了光栅周期与最优电极宽度的二次拟合公式,它为设计提供了依据,降低了复杂程度.     

KTiOPO4晶体的太赫兹光学声子振荡特性研究

采用超快半导体光电导开关的宽带太赫兹时域频谱系统,研究了 KTiOPO4 晶体在0.5～2.0THz波段的光学声子振荡特性;在晶体z轴平行于THz波电场振动方向时发现了明显的吸收峰.利用晶体中晶格振动模式（光学声子）对光谱的选择性吸收特性和多洛仑兹振子伪谐振介电模型,很好地拟合了KTP晶体的复介电常量曲线,得到了对应晶格弱振动的光学声子的频谱参量值.研究结果表明,位于ω1 /2π=1.76 THz的吸收峰是KTP晶体中沿z轴排列的K+相对于PO4和TiO6晶格振动造成的光学外振动模.同时也说明THz波对于晶格弱振动非常敏感,对于微弱的光学声子吸收峰的频谱分析更加精准.